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第1章 绪论1

1.1 地下结构混凝土硫酸盐腐蚀的危害1

1.2 地下结构硫酸盐腐蚀的典型案例3

1.2.1 百家岭隧道混凝土腐蚀案例［34］3

1.2.2 四川崇州某水电站引水隧洞混凝土腐蚀［35］5

1.3 我国地下水及土壤中硫酸盐的分布概况6

1.3.1 分布概况6

1.3.2 区域分类7

第2章 硫酸盐对硅酸盐混凝土的腐蚀机理11

2.1 混凝土的材料组成及化学组分11

2.1.1 混凝土组成及分类11

2.1.2 水泥水化及混凝土凝结硬化机理12

2.1.3 硅酸盐水泥耐腐蚀特性15

2.2 硫酸盐对硅酸盐混凝土的腐蚀机理15

2.2.1 混凝土的腐蚀类型15

2.2.2 硫酸盐腐蚀的机理16

2.2.3 受硫酸盐腐蚀后混凝土微观结构变化20

2.3 粉煤灰的抗硫酸盐腐蚀性22

2.3.1 粉煤灰在混凝土中的效应及其对耐久性的影响22

2.3.2 粉煤灰对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响22

第3章 硫酸盐对混凝土腐蚀的检测技术24

3.1 硫酸盐腐蚀对混凝土微观结构影响24

3.1.1 实验设备及分析方法24

3.1.2 受腐蚀混凝土微观结构变化24

3.2 受腐蚀混凝土损伤度的超声检测技术25

3.2.1 混凝土结构的非破损检测研究25

3.2.2 非损检测方法的评价26

3.2.3 混凝土强度的超声检测28

3.2.4 混凝土表层损伤层厚度的超声检测29

3.3 受腐蚀混凝土化学成分分析方法32

3.3.1 试验方法32

3.3.2 化学分析结果32

3.4 利用化学成分分析方法对超声平测法的验证33

3.5 小结36

第4章 硫酸盐腐蚀导致混凝土力学性能的退化37

4.1 试验研究37

4.1.1 粉煤灰混凝土的力学性能37

4.1.2 试验目的38

4.1.3 试件设计与分组38

4.1.4 腐蚀方法39

4.1.5 测试方法39

4.2 超声波法测定腐蚀层厚度40

4.2.1 腐蚀层的确定40

4.2.2 超声波法检测腐蚀层厚度41

4.2.3 计算腐蚀层厚度45

4.2.4 平测法检测腐蚀层厚度的可靠性评价46

4.2.5 腐蚀层厚度与超声声速之间的关系47

4.2.6 腐蚀损伤度的定义48

4.3 受硫酸盐侵蚀混凝土单轴抗压试验结果及分析49

4.3.1 受腐蚀混凝土表观特征49

4.3.2 受腐蚀混凝土破坏形态49

4.3.3 受腐蚀混凝土力学性能退化规律及机理分析50

4.3.4 受腐蚀混凝土应力—应变全曲线55

4.4 受硫酸盐侵蚀混凝土力学性能退化模型研究56

4.4.1 与腐蚀损伤度相关的受腐蚀混凝土力学性能退化模型56

4.4.2 未腐蚀混凝土的受压本构关系58

4.4.3 受腐蚀混凝土本构关系59

4.5 受硫酸盐侵蚀后腐蚀层混凝土力学性能退化模型研究61

4.5.1 基本假定61

4.5.2 腐蚀层混凝土平均抗压强度的计算62

4.5.3 腐蚀层混凝土本构关系63

4.5.4 腐蚀层混凝土强度计算模型64

4.6 小结67

第5章 硫酸盐腐蚀导致混凝土与钢筋粘结性能的退化69

5.1 混凝土与钢筋粘结性能69

5.2 硫酸盐腐蚀的粘结性能试验71

5.2.1 试件的设计和制作71

5.2.2 加速腐蚀方法72

5.2.3 加载装置及加载制度72

5.3 试验结果及分析73

5.3.1 不同腐蚀阶段的保护层腐蚀损伤度测量73

5.3.2 未腐蚀构件粘结应力—滑移关系曲线73

5.4 与保护层腐蚀损伤度相关的平均粘结应力—滑移关系曲线75

5.5 受腐蚀后混凝土与变形钢筋粘结本构关系77

5.5.1 破坏形态77

5.5.2 极限粘结强度T′u77

5.5.3 T—S本构关系78

5.6 小结79

第6章 硫酸盐腐蚀对混凝土构件性能的影响80

6.1 地下箱形结构受力分析80

6.2 压弯构件受硫酸盐腐蚀性能退化规律82

6.2.1 试验研究83

6.2.2 受硫酸盐侵蚀的钢筋混凝土压弯构件试验结果及分析85

6.2.3 压弯板正截面承载力预测方法92

6.3 受弯构件受硫酸盐腐蚀性能退化规律99

6.3.1 试验研究99

6.3.2 受硫酸盐侵蚀的钢筋混凝土受弯板试验结果及分析101

6.3.3 受硫酸盐侵蚀的钢筋混凝土受弯板正截面承载力预测方法104

6.4 小结107

第7章 硫酸盐对混凝土腐蚀速率预计109

7.1 国内外已有的研究成果110

7.1.1 溶液温度的影响110

7.1.2 溶液浓度的影响110

7.1.3 溶液pH值的影响111

7.1.4 混凝土的强度及成分112

7.1.5 干湿交替和冻融循环的影响112

7.1.6 应力状态的影响113

7.2 硫酸盐对混凝土腐蚀速率的试验研究114

7.2.1 试验材料115

7.2.2 影响因素115

7.2.3 试验方法115

7.2.4 测定设备与方法116

7.3 混凝土受硫酸盐腐蚀速率的基准模型117

7.3.1 腐蚀速率的定义117

7.3.2 初始腐蚀时间to的定义118

7.3.3 混凝土受硫酸盐腐蚀的基准模型118

7.4 考虑混凝土水灰比的腐蚀速率模型119

7.4.1 试验结果与分析119

7.4.2 水灰比影响的机理122

7.4.3 水灰比影响系数Ks的确定123

7.5 粉煤灰掺量的影响125

7.5.1 粉煤灰的组成和物理化学性质125

7.5.2 试验结果与分析126

7.5.3 粉煤灰掺量影响的机理128

7.5.4 粉煤灰掺量影响系数Kc的确定130

7.6 腐蚀溶液浓度的影响133

7.6.1 试验结果与分析133

7.6.2 腐蚀溶液浓度影响的机理134

7.6.3 腐蚀溶液浓度影响系数Kn的确定134

7.7 地下水压力的影响137

7.7.1 介质压力的定义及试验方法137

7.7.2 试验研究137

7.7.3 试验结果与分析140

7.7.4 介质压力影响的机理141

7.7.5 介质压力作用下腐蚀厚度及速率模型142

7.8 小结146

第8章 地下结构混凝土抗硫酸盐腐蚀方法148

8.1 地下结构混凝土抗硫酸盐腐蚀方法148

8.1.1 提高混凝土的密实度和强度148

8.1.2 外掺矿物掺合料法148

8.1.3 选用耐侵蚀水泥149

8.1.4 加强地下结构外排水措施150

8.1.5 使用密实的与混凝土不起化学作用的材料，在衬砌外表面做隔离防水层150

8.1.6 向衬砌混凝土背后压注防蚀浆液150

8.1.7 提高施工与养护质量150

8.2 水泥抗硫酸盐检测方法综述150

8.2.1 我国检测标准150

8.2.2 日本工业标准JIS方法151

8.2.3 美国ASTM C1012方法152

8.3 混凝土抗硫酸盐腐蚀试验方法152

8.3.1 混凝土抗硫酸盐侵蚀试验（GBT 50082—2009）152

8.3.2 自然暴露试验研究154

8.3.3 混凝土材料抗硫酸盐腐蚀浸泡加速试验155

8.4 地下工程抗硫酸盐腐蚀设计介绍156

8.4.1 天津地铁钢筋混凝土的腐蚀及防护156

8.4.2 秦岭隧道地下水化学异常对衬砌混凝土的腐蚀及防治对策157

8.5 小结158

参考文献160